催化裂化装置节能降耗的有效途径论文

催化裂化装置节能降耗的有效途径论文（精选6篇）

催化裂化装置节能降耗的有效途径论文 篇1

摘 要：介绍了一氧化碳助燃-脱硝剂在大庆炼化公司1.0Mt/aARGG装置的应用情况。应 用结果表明：使用一氧化碳助燃-脱硝剂可有效降低再生烟气中氮氧化物排放浓度，能够保证对一氧化碳的助燃效果。

关键词：氮氧化物 助燃脱硝 催化裂化

氮氧化物(NOx)是催化裂化装置(FCC)再生烟气中的主要污染物之一，其排放量约占炼油厂NOx排放总量的50%v以上[1]，约占石油炼制工业NOX排放总量的10%v[2]。NOx不仅能形成酸雨和光化学烟雾，破坏臭氧层，损害人体健康，污染环境，同时再生烟气中NOx是形成设备应力腐蚀介质的主要来源，再生烟气低温系统易产生腐蚀，影响装置安全长周期运行[3]。近年来，随着环保法规的日益严格，特别是《石油炼制工业污染物排放标准》对FCC再生烟气NOx排放浓度限定值要求小于200mg/m3，特别地区小于100mg/m3的指标发布之后，催化烟气的氮氧化物控制已经成为炼油行业关注的重点，因此采取适宜的措施降低FCC装置的NOx排放显得尤为重要。

一、1.0Mt/a ARGG装置工艺技术特点

1.0Mt/a ARGG装置由洛阳工程有限公司设计，装置包括反应―再生、分馏、吸收稳定、产品精制、余热锅炉、烟气脱硫、主风机组、气压机组等部分，采用深度催化转化工艺(ARGG)和灵活多效FDFCC技术，重油提升管反应器的原料为大庆常压渣油，其规模为1.0Mt/a，汽油提升管反应器的原料是0.36×Mt/a的稳定汽油，装置的沉降器与再生器采用同轴式布置，两根提升管采用外提升管，再生器采用单段逆流富氧再生的方式。

二、催化裂化装置再生烟气中氮氧化物产生的机理

催化裂化原料中氮化物被分为四类：胺、吡啶的衍生物、吡咯的衍生物和酰胺。大多数胺类和吡啶类化合物被认为是碱性的，这些碱性氮吸附在催化剂酸性位上，以芳香环的形式存在于焦炭中，而中和性和酸性氮的化合物则被认为进入产品中。一般催化裂化装置原料中大约35%～40%的N转移到焦炭中[3]，焦炭中的氮在烧焦过程中，首先大部分生成HCN，少量生成NH4，然后又进一步反应生成N2和NOx。

三、催化裂化装置可采取的再生烟气中氮氧化物的控制措施

一般可通过两类技术措施控制NOx排放，一类是源头控制，也称一级污染预防措施，通过原料油加氢预处理、再生器结构改造、再生器操作优化、使用降低NOx排放的.助剂等各种技术手段来控制燃烧过程中NOx的生成;另一类是尾部控制，也称为二级污染预防措施，通过SCR或SNCR、氧化吸收和碱洗等烟气脱硝治理技术将生成的NOx还原成N2，从而降低其排放量。

四、1.0Mt/a ARGG装置再生烟气中氮氧化物排放情况

本装置根据自身特点确定了采用源头控制的方案来降低再生烟气中的氮氧化物。装置在采取源头控制措施前，烟气脱硫系统排放口的NOx浓度稳定保持在400mg/Nm3左右，通过降低主风量、停止加CO助燃剂、提高烟气中CO的含量、降低再生器藏量等一系列措施，NOx含量最低下降至260mg/m3左右，但仍达不到新发布的《石油炼制工业污染物排放标准》的要求。

五、CO助燃-脱硝剂试用情况

5.1 CO助燃-脱硝剂作用原理

NOx可与再生器中的焦炭和CO发生还原反应生成N2。再生烟气中排放的NOx包括NO和NO2，其中NO占90%，因此对NOx的控制就是对NO的控制[3]。相关反应如下[2]：

C+O2 =CO2 (1)

2CO+O2=2CO2 (2)

C+2NO=CO2+N2 (3)

2CO+2NO=2CO2+N2 (4)

由反应方程式推断，提高反应(3)、(4)相对(1)、(2)的选择性是降低NOX产生和排放的关键。

本装置试用的CO助燃-脱硝剂是以贵金属钯等复合氧化物为活性组分，以高强度的氧化铝微球为载体，通过促进CO与NOx的反应，达到降低烟气中的NOx的含量和对CO的助燃作用的双重目的。CO助燃-脱硝剂的主要性质见表1。

5.2 试用方案

(1)试用计划。本次CO助燃-脱硝剂试用加注分为建立系统藏量阶段和维持系统藏量阶段。前10天每天加入量为160kg/天，第11天至第30天每天补充80kg，之后按需加入，保证CO助燃-脱硝剂占反再系统总藏量的1.5%左右。

(2)加剂方式。使用助燃剂加剂罐，通过小型加料补充到再生器密相床层。

5.3 试用效果分析

(1)主要操作参数。通过表2我们可以看出，CO助燃-脱硝剂试用前后原料油性质、重油处理量和汽油处理量基本保持不变，加入CO助燃-脱硝剂之后，再生器稀相的温度由711℃下降至709℃，三旋入口的温度由697℃下降至693℃，烟机入口的温度由686℃下降至681℃，说明CO助燃-脱硝剂的CO助燃效果较好。

(2)NOx排放浓度变化情况。从图1可以看出，5月25日加入CO助燃-脱硝剂后，NOx浓度开始上升，这主要是由于在初次使用脱硝剂之前曾经用过Pt助燃剂，在脱硝剂加入量达到一定含量后，O2活化和NH3吸附达到平衡时，NOx的生成量会达到最大值，5月29日达到最高值507mg/m3后开始逐渐下降，6月7日NOx浓度下降至200mg/m3，已满足环保排放要求，6月11日下降至164mg/m3，在6月17日停止添加CO助燃-脱硝剂的情况下，NOx浓度仍在逐渐下降，低至90mg/m3，说明CO助燃-脱硝剂能够有效降低NOx浓度。

(3)装置产品质量。通过表3对产品质量的对比分析，我们可以看出，CO助燃-脱硝剂加入前后，没有对稳定汽油、柴油和液态烃的主要性质产生不利影响，产品质量没有明显变化。

六、结语

(1)本装置试用的CO助燃-脱硝剂，能够有效降低催化裂化装置再生烟气中的NOx浓度。

(2)使用CO助燃-脱硝剂后，再生系统未发生尾燃现象，未对装置流化、操作、产品质量产生不良影响。

参考文献：

[1]陈晗，刘存芳，肖新民等.脱硝剂QKJ-DN在催化裂化装置的工业应用[J].炼油技术与工程，，45(3)：49.

[2]程文红，田凤杰，袁晓华等.FCC烟气NOx排放影响因素及控制措施分析[J].石油化工安全环保技术，，27(6)：52-56.

[3]李军令，花小兵，吴永强等.催化装置再生烟气中氮氧化物的产生与控制[J].石油化工环境保护，，28(1)：34-36.

催化裂化装置节能降耗的有效途径论文 篇2

催化裂化装置是炼油企业中重要的二次加工设备, 主要功能是将重质油转化为轻质油, 并进一步获取裂化气、柴油、汽油等物质。

作为一种能源生产设备, 催化裂化装置的工作同样需要消耗能源, 因此如何保障生产和消耗之间的有效性就成了关键。也可以说, 催化裂化装置能耗的优劣性直接影响炼油工艺的经济效益。“十一五”期间从石油化工产业获得的数据显示, 我国催化裂化装置的能耗为2800MJ/t到3500MJ/t, 而完成同样的轻质化工艺, 国外先进水平的能耗为2500MJ/t到3000MJ/t。一方面说明我国在催化裂化装置节能降耗方面存在差距, 但另一方面也说明存在很大的提升空间。

1 催化裂化装置节能降耗的有效途径探索

1.1 降低催化裂化反应中的焦炭产率

根据我国现有的炼油生产工艺分析, 焦炭是催化裂化装置中反应所占能耗最大的部分。焦炭主要类型包括催化焦、污染焦、附加焦等, 呈现出多种混合状态。具体的措施如下:

第一, 使用焦炭产率较低的催化剂产品。催化剂虽然不直接进行催化裂化反应, 但其本身作用于装置中依然消耗能源, 采用焦炭产率较低的催化剂是最简单、最实用的方式, 而且催化裂化装置也不需要额外的添加辅助设备, 不需要进行改造。

第二, 使用焦炭产率较低的工艺设备。除了催化剂本身的焦炭产率特性之外, 还可以通过工艺设备的合理应用来实现降低目的。催化裂化装置中的主要组成部分包括原料喷嘴、气提段、提升管出口快分等, 一些新的工艺设备主要通过改变原来的反应状态实现, 如将液态转化为气态;总体而言, 工艺设备的选择标准时改善原料, 减少工艺气与催化剂的接触, 增强气提效果等。

第三, 使用焦炭产率较低的原材料。石油中的沥青、胶质、石蜡和重金属成分等是影响焦炭产率的主要原因, 针对催化裂化的原材料而言, 需要进行事先预处理。目前, 在节能减排、低碳观念的影响下, 我国对石油原材料预处理的手段主要包括循环技术和冷却技术, 以提高反应剂的效率, 降低碳差;同时, 对原材料进行预处理可以有效提高轻质油产量。

1.2 降低催化裂化反应中的综合电耗

催化裂化装置工作中要消耗大量的电能, 约占整个工艺流程装置总电能消耗的10%, 对炼制企业而言是一笔巨大的经济投入。降低电能消耗不仅可以节约成本, 同时也做到了低碳排放。

首先, 优化烟机运行, 提高回收功率。烟机即烟气轮机, 是催化裂化装置中发挥能量回收的设备, 其运行的优劣对电能损耗的影响十分明显。可以适当降低主风机出口到烟机入口的压力, 减小运行负荷, 定期清理结垢和粉尘, 确保烟气轮机的平稳、长期、高效运转。

其次, 完善空冷器和机泵的节电措施。与烟机相比, 空冷器和机泵的电力消耗较小, 设备的功率有限, 但由于工艺限制, 这两种设备在整个工艺流程中数量较多, 整体电能消耗综合起来也是相对庞大的, 因此有必要进行节能措施改造。根据不同类型的空冷器和机泵设备, 采用合适的级恩恩个手段, 如对于流量或负荷调节频繁的机泵而言, 可以改装为变频装置控制的体系。

再次, 增加蒸汽产量并降低蒸汽消耗。石油炼制工艺中需要用到大功率热工设备, 控制不当的情况下会导致催化裂化装置中热量剩余过多, 造成浪费;蒸汽量过多, 反应装置内的压力就会增加, 但重质油在催化裂化装置中反应所需要的压力级别是固定的 (3.5MPa) , 过多的蒸汽只会造成无效损失。因此, 可以减少单位时间内的蒸汽供给, 适当延长炼制时长, 实现低压生产的目的。

除此之外, 还可以采取提高富气压缩机入口压力的方式, 优化余热锅炉运行等方式展开催化裂化工艺生产;目前, 中石化公司对加强装置间热联合的生产工艺进行了大规模改造, 并开发了一系列具有自主知识产权的催化裂化装置, 这对我国石油炼制行业催化裂化装置节能降耗有重要的借鉴价值。

2 结语

石油资源的巨大需求量带动了石化产业的快速发展, 市场竞争也日渐激烈, 炼油企业要在市场上赢得一席之地, 必须在资源限制条件下进行技术改造, 降低生产成本, 提高生产效率, 同时按照国家相关规定满足环境保护的要求;催化裂化装置作为炼油生产中的关键设备, 在整个工艺流程中能耗所占的比例较大, 除了要针对装置进行优化改造之外, 还要考虑到原料性质、催化剂属性、配套装置等应用。总地来说, 提高催化裂化装置的节能降耗能力, 对我国的石油炼制产业具有巨大的推动作用。

摘要：催化裂化是石油炼制过程中的重要步骤, 利用化学原理在热工设备和催化剂的作用下将重质油转化为轻质油。现阶段, 我国石油炼制企业中超过70%的汽油和40%以上的柴油都是通过催化裂化装置实现的。相对应地, 催化裂化装置在工作中也要消耗大量的能源, 约占整个产业能耗的15%-20%, 为了解决能源生产和能源消耗之间的矛盾, 必须对催化裂化装置的节能降耗进行改良。

关键词：石油炼制,催化裂化,节能降耗,技术改造

参考文献

[1]王震.关于催化裂化装置节能降耗技术的改造[J].化学工程与装备, 2011, 03:42-43.

[2]梅建国, 周华群, 胡雪生, 张兆前.浅析催化裂化装置节能降耗的有效途径[J].中外能源, 2011, 08:95-99.

[3]王海宁, 梁顶华, 徐学明, 刘厂库, 甘国洪.对催化裂化装置节能降耗技术的研究[J].化学工程与装备, 2012, 10:38-39+108.

[4]黄风林, 黄勇, 马敬, 刘菊荣.催化裂化装置节能降耗措施分析和实施[J].石油炼制与化工, 2010, 01:67-71.

催化裂化装置节能降耗的有效途径论文 篇3

格尔木炼油厂催化裂化装置根据产品质量升级的要求于2009年将催化裂化装置设计的处理能力提高到了年产90万吨, 设计运转时间为8400小时。在提高装置处理能力的同时, 装置承受的负荷增大, 各项能耗也相应的有所增加, 这对于满足再生器的烧焦需求也有了进一步的要求, 而烧焦能力的好坏既牵扯到了油气产品的质量又关系到了主风的用量和电能的消耗。其中电能的消耗量明显增大, 如何在节能高效的情况下满足装置对烧焦量的需求是一个值得我们重视的问题。

催化裂化装置在完成质量升级改造以后满足装置的烧焦需求成为了一个对三机组的必然要求。根据班组成本数据证明, 催化装置在夏季运行的过程中每班的用电量约为70000度左右, 冬季运行中每班的用电量约为65000度左右。其中82%左右的电量为机组向反再系统供风所消耗。由此可见在满足反应烧焦需求的前提下降低三机组的用电量成为节约电能的关键因素。从日常的生产操作当中我们总结出了以下几点节约电能的措施。

一、节约电能的几点措施

1. 优化反应岗位的操作, 降低生焦量。

在催化裂化装置的生产过程中通过采用高效的原料油喷嘴和提升管出口快速终止反应技术降低生焦率。在此基础上通过对汽提蒸汽的有效调整和利用着力减少可汽提焦产率。通过采用分子筛催化剂和金属钝化剂, 降低催化焦及污染焦的产率。从而降低主风的用量, 降低电能消耗。

我装置在2012年的生产运行中由于原料油较重, 导致了大量的主风用于催化剂烧焦, 雾化蒸汽的用量也相对较大, 致使装置能耗过大。而且由此产生了一系列影响装置长周期运行的难题, 主要体现在分馏系统油浆返塔温度和塔底温度上升过快, 影响产品合格率。据相关统计, 由于油浆返塔温度和塔底温度上升快的原因导致E211的切换频率几乎接近每周切换一次。与此同时也增加了机修的劳动成本。

在催化装置的近期的生产操作中, 车间对于装置进料进行了调整。即在原有常渣进料的基础上掺炼了加氢尾油。装置进料在掺炼加氢尾油的情况下原料变轻生焦量明显降低, 操作状况较掺炼加氢尾油之前有很大的好转。体现在油浆返塔温度和分馏塔底温度上升缓慢, 油浆换热器E211的切换频率降低, 至2013年1月10日催化分馏E211已连续运行14天且油浆返塔温度和塔底温度还维持在一个相对较低的温度水平。V702的产气量也始终维持在15t/h以上有效保证了我厂中低压蒸汽用量的平衡取得了较好的能量回收效果。E308空冷负荷也有所降低。装置进料性质的好转也使得雾化蒸汽的量也由原先的4.5t/h降至当前的3.8t/h, 有效的降低了蒸汽的用量。对于操作的优化使我们在节能降耗和能量回收以及装置的长周期运行等方面取得了一定的良好效果。

2. 将反再系统的藏量维持在一个相对合适的位置, 以避免藏量过高用风量增大, 迫使电能增加。

通过日常的操作发现, 当两器藏量达到55t以上, 烧焦罐藏量达到18t以上之后, 三机组电机的电流相对增大。这是因为系统藏量过高的情况下需要有更大的主风量来撑托起催化剂床层, 无形当中便增加了对电能的损耗。所以将两器和烧焦罐藏量维持在一个相对合适的位置对于节省电能有着直接的作用。

3. 提高烟机系统的能量回收效率, 有效的降低三机组对电能的过多损耗。

针对提高烟机系统能量回收效率的问题, 尽可能的降低电机电流, 我们在保证装置平稳运行的情况下尽可能的开大烟机入口蝶阀的开度关小再生器旁路滑阀的开度是一种有效的措施。我们通过提高第一再生器的压力在保证压力平稳的前提下将一再双动滑阀的开度控制在1%以内, 通过调节烟机入口蝶阀的开度提高烟机的做功效率, 降低电机电流, 从而有效的节约电能。

4. 烟机—主风机的运行状况对于电能的消耗有直接的影响。

我厂催化烟机系统于2012年10月份由于烟机内部构件的原因导致烟机振动高达80um, 烟机蝶阀开度关至25%以下, 而当时的电机电流几乎都保持在620A以上, 这样就大大降低了烟机的做功效率从而也增加了电能的消耗。自更换烟机内部构件以后, 烟机振动明显下降并保持在相对平稳的状态, 蝶阀开度能达到40%, 有效的提高了烟机的做功效率, 而目前的电机电流最低能达到578A左右很大程度上节约了电能。目前在烟机入口蝶阀开度为36%的情况下烟机的最高振动值为19um。与此同时对主风机系统定期进行吹灰也能有效的提高风机的供风效率。所以提高设备运行的平稳率能有效的节约电能。

二、经济性分析

我厂催化装置三机组电机为三相异步电机 (YFKS900-4G) , 其相关设计参数为 (功率9000KW, 电压6000V, 功率因数cosφ为0.9) 。电机的耗电公式为:KWH=1.732UIcosa/1000, 其中电流值为变量, 所以我们就只能从降低电流入手达到节约电能的目的。通过计算可以得出催化装置三机组电机只要每班平均降低降低1A电流便能节省约10度的电量, 每班就能节约成本28元, 按装置的设计年运行时间8400小时计算则每年能节约成本29400元左右。如果平均每班能降低10A的电流则每年能节约成本2940000元左右, 在装置当前的运行情况下每班完全有余地根据运行情况适当的降低电流。

结论

本文通过对日常生产的总结得出了节约电能的以下几点措施:

1加强岗位之间的沟通与交流, 根据烧焦需求对主风量进行适时的调整;

2优化工艺操作, 降低反再系统生焦量, 降低主风量节约电能;

3将反再系统藏量维持在一个相对合适的位置, 避免过多的风量用于烧焦撑托床层。

4提高烟机系统的能量回收效率, 有效的降低三机供风对电能的过多损耗。

5提高烟机—主风机的运行平稳率达到节约电能的目的。

参考文献

[1]催化裂化装置临时操作规程.格尔木炼油厂.

[2]马伯文主编.催化裂化装置技术问答.北京:中国石化出版社, 2007.

加氢裂化装置节能途径探讨 篇4

1 加氢裂化装置主要能耗

加氢裂化装置的生产运行是在高温、高压的条件下进行的, 所以决定了其生产过程的能耗比较大。在所有能耗中, 瓦斯、电能以及蒸汽所占比重较大, 占整个能耗的约95%。由于反应系统运行压力较高, 导致反应进料升压泵与新氢压缩机将消耗大量的电能, 循环氢压缩机所消耗的3.5MPa蒸汽量也较大。整个系统运行过程中所需要的大量的热能主要由加热炉和各部分换热回收提供。由于反应产物以及分馏塔产物温度较高, 可回收利用的能量也较多, 所以, 降低能耗的主要途径应该是尽可能的降低瓦斯, 电以及蒸汽的用量, 同时充分利用换热回收能量。

2 加氢裂化装置的能耗影响因素及节能措施

2.1 选择合适的催化剂

在开工初期, 催化剂活性较高, 反应在较低的温度下即可达到很高的转化率, 随着装置运行时间的加长, 催化剂活性将会降低, 维持反应所需的温度也将提高。但是过高的反应温度将加大反应加热炉的负荷, 增大瓦斯的消耗。所以, 为了降低装置能耗, 应该积极采用活性较高, 稳定性较好的催化剂, 使反应在较低的温度下就可以进行, 从而节省加热炉的瓦斯消耗。

2.2 合理控制反应温度

加氢裂化反应所需温度较高, 提高温度将加快反应的速度, 提高转化率, 但过高的温度同时会导致逆反应速度加快, 降低转化率, 同时也会使产品中轻组分变多, 降低液体收率, 所以, 合理控制反应温度尤为重要。反应器入口所需热量主要靠反应加热炉以及高压换热器来提供。从节能的角度, 为了节省瓦斯的消耗, 降低加热炉负荷, 需要尽可能多的利用高压换热器来吸取反应产物的热量。但是从安全方面考虑, 在紧急情况下需要通过停炉来迅速降低反应器入口温度, 所以, 加热炉负荷不能太低, 否则停炉达不到降低温度的要求, 通常要求反应加热炉出入口温差在15-25℃之间。

2.3 合理控制反应压力

加氢裂化工艺所需反应压力较高, 高压有利于加氢反应的进行。但是高压将使系统能耗增加, 增大反应进料泵以及循氢机和新氢机的出口压力, 加大系统的能耗。由于不同性质的原料油对压力的要求不一样, 例如, 在压力不太高的情况下, 脱硫与烯烃饱和反应就可以达到较高的转化深度, 但是低压下脱氮反应较为困难, 需要较高的压力。所以对于不同的原料油可以选择不同的反应压力, 在不影响产品质量的前提下, 可以适当降低反应压力。在加氢裂化过程中, 起主要作用是氢分压, 即氢气在循环氢中所占的百分比与系统压力的乘积。所以, 应该提高循环氢纯度, 当纯度低于设计值时, 及时排出部分废氢, 以提高氢纯度, 氢纯度提高了就可以适当的降低系统总压力, 达到降低能耗的目的。

2.4 控制较高的新氢纯度

新氢纯度对加氢裂化装置能耗的影响也很大, 新氢纯度每下降1.0%, 反应部分能耗约增加7%。所以, 应该严格控制新氢纯度, 一般为不小于99.5%。

2.5 选择合适的氢油比

氢油比是指混氢量与原料油的比值, 提高氢油比可以抑制缩合反应, 减慢生焦反应的速度, 延长催化剂使用周期, 同时较高的氢油比可以使反应温度较为容易控制, 防止超温现象的发生。但是氢油比过高, 意味着循环氢压缩机的转速越高, 相应的3.5MPa蒸汽的用量也会增加, 同时, 由于混氢量的增加, 也加大了反应加热炉的负荷, 增大了瓦斯的消耗, 并且过大的循环氢量带走了大量的反应热, 同时加大了高压空冷的负荷。所以, 高氢油比将使装置能耗增大, 降低氢油比可以有效的降低系统能耗。在日常生产中, 在保证安全生产以及产品合格的前提下, 适当降低循环氢压缩机的转速, 在节省了3.5MPa蒸汽的同时, 由于混氢量的降低, 加热炉负荷也得以降低, 节省了瓦斯, 同时也减小了高压换热器与高压空冷的负荷, 对于加氢裂化装置的节能降耗具有显著效果。一般来说, 氢油比控制在600ppm以上即可。

2.6 液力透平的应用

加氢裂化装置中, 高分到低分压降较大, 通常能达到10MPa左右, 大部分采用角阀来降压, 这样白白损失了较多的压力能。如果能引进液力透平, 充分利用这部分能量, 来作为进料泵的辅助动力, 将会有效地降低进料泵的用电量。

2.7 加热炉节能措施

在加氢裂化装置的能耗中, 燃料气消耗所占比例较高, 占到装置总能耗的约33%, 因此加热炉是加氢裂化装置用能的重要环节。提高加热炉效率, 减少瓦斯用量是装置节能降耗的有效手段。

2.7.1 充分利用反应加热炉的热量

反应加热炉温度较高, 负荷较大, 对流室仍有较高温度, 由此, 可以使分馏塔底油先经过反应加热炉对流室进行初步加热, 然后再进分馏塔底重沸炉, 可以有效的降低分馏塔底重沸炉的负荷, 降低燃料气的消耗, 同时反应加热炉排烟温度得以进一步降低。

2.7.2 采用余热回收系统

加热炉的能量很大部分是通过排烟浪费的, 既浪费了能量, 又污染了环境, 同时也对烟囱本身材料提出了很高的要求。而进入加热炉的空气温度较低, 将其加热也将消耗一部分瓦斯, 降低加热炉效率。目前大部分企业都采用余热回收系统来解决这个问题, 利用排烟温度给进炉空气加热, 一方面降低了排烟温度, 另一方面也提高了进炉空气温度, 有效的提高了加热炉的效率。根据经验, 一般排烟温度每降低17-20℃, 则炉效率可提高1%。值得注意的是, 排烟温度不可以过低, 过低了将会导致烟囱出现露点腐蚀。

2.7.3 氧含量的选择

加热炉的效率很大程度上取决于炉膛的氧含量, 在正常燃烧的情况下, 控制较低的负压, 使进入炉膛的冷空气减少, 以达到节约瓦斯、减少烟气、降低排烟温度的效果。但氧含量如果太小, 将会导致瓦斯燃烧不完全, 烟气中灰尘增多, 使对流室积灰严重, 增加烟气流动阻力, 同时会使炉管表面受热强度不均匀。因此, 在日常操作中, 应该将氧含量控制在合理范围内, 操作中根据各自装置的情况, 通过不断摸索, 找出最合理的氧含量。现场加热炉火焰以明亮, 有力为最佳。根据经验, 在排烟温度为200-500℃范围内时, 过剩空气系数每下降0.1, 可提高炉效率0.8-0.9%。

2.7.4 加热炉其他节能措施

加热炉均为负压操作, 所以如果加热炉上有缝隙, 空气将会进入炉内, 由于空气较冷, 将会降低炉膛温度, 增大瓦斯用量, 使加热炉效率降低, 所以需要加强炉体堵漏, 防止空气漏入加热炉。燃烧系统的好坏对加热炉的效率影响较大, 所以应该对瓦斯罐定期脱液, 保证瓦斯的清洁, 防止火嘴堵塞, 影响燃烧, 并且应定期清理燃烧器及过滤网。炉管表面如果有积灰, 将直接影响传热效率, 因此在停工期间, 应对炉管表面进行清洗。使用传热效率高的炉管也可以使加热炉加热效果更好。为了减少加热炉表面散热造成的损失, 需要加强系统的隔热与保温, 大部分是在炉墙表面贴上炉衬。目前使用最多的为陶纤衬, 贴陶纤衬后, 加热炉表面散热损失减少47%-52%左右, 热效率可提高1%-1.5%左右。

2.8 提高机泵使用效率

在机泵选型时, 应使机泵各项数据尽量与工艺要求相匹配, 富裕度维持在合理范围内, 确保机泵大部分时间在高效的工作区内运行。同时, 在装置检修与平时的生产过程中, 注意做好对机泵的保养, 注意润滑, 冷却等, 让机泵高效的运转。

本文着重分析了加氢裂化装置在能量利用方面的特点, 得出各环节能量浪费的影响因素, 从改进操作条件、优化工艺流程等方面进行了探讨, 最终得出了切实可行的节能降耗的途径, 为加氢裂化装置在设计, 操作以及设备检修维护方面提供了参考。

参考文献

[1]宋冠宇.浅谈石油化工加氢裂化装置的能耗分析及节能[J].化工管理, 2013, 16:212.

[2]张会兵, 苏燕飞.加氢裂化装置用能分析及节能措施[J].化工管理, 2013, 14:125.

催化裂化装置节能降耗的有效途径论文 篇5

1 加氢裂化装置在实际运行中的用能特点

概括来说, 加氢裂化装置的生产条件以及运行环境的主要特征是临氢、高压、高温, 在加氢裂化装置的实际生产运行过程中, 对能源的消耗非常大, 其生产过程主要包括:氢气高压压缩、油品分馏以及催化加氢反应等。加氢裂化装置在实际运行中的用能特点主要有以下几个方面:第一, 加氢裂化装置在实际运行中产生的低温热比较多。虽然其在进行加氢反应时会形成大量高温热, 但是, 其在运行中产生的热量大部分是低温热, 低温热源 (温度在200摄氏度之下) 所占的比例相对来说比较大。第二, 在进行催化加氢反应过程中, 能够回收利用的能量比较多。催化加氢反应是一个强放热的过程, 对这催化加氢反应的不断进行, 会向外界散发出非常多的反应热, 若能有效回收这部分热量, 就可以在很大程度上降低能源消耗。第三, 加氢裂化装置在实际运行中的用电大多是升压过程。加氢裂化装置的生产条件及运行环境处于高压下进行, 在进料过程中需要使用泵进行升压, 而泵的运行依靠的是电能, 因此, 升压耗电是整个加氢裂化装置的耗电主体。目前加氢裂化装置中的高压进料泵设备带有液力透平, 通过利用高分液进行工作能够有效地节省电能。第四, 加氢裂化装置在实际运行中的总输入能量比较多。由于加氢裂化装置的生产条件以及运行环境的主要特征是临氢、高压、高温, 因此需要对加氢裂化所需的氢气这一主要原料进行升压处理, 升压电机一般是功率比较大, 因此需要消耗大量的能量。目前较为常用的循氢压缩机一般利用中压蒸汽进行驱动, 消耗的能量相对来说比较多。

2 加氢裂化装置节能途径探讨

对加氢裂化装置能源消耗产生影响的因素有很多, 例如负荷、装置组成、目标产品以及原料组成等, 都会对加氢裂化装置的能源消耗产生非常大的影响。通过分析这些因素, 可以找出相应的节能途径, 有利于降低加氢裂化装置在生产运行中的总能耗。

2.1 保持加氢裂化装置的平稳运行

降低加氢裂化装置在生产运行中的能源消耗, 就需要保持加氢裂化装置的平稳运行。可以从以下几个方面入手:第一, 将氢油比控制在合适的范围内, 虽然氢油比比较高能够在一定程度上提高反应的转化率, 但是会在很大程度上提高能过消耗, 因此, 需要在实际生产运行控制氢油比;第二, 应对加氢裂化装置在实际生产运行过程中的系统压降进行密切关注, 预防因压降过大而导致的动能损失;第三, 应对反应器的温度进行合理地控制, 可以在进料前让反应器出口与物料进行换热, 也就是让物料在进反应器前进行预加热, 既不会使反应器内部温度降低, 还能保证加氢裂化装置的平稳运行。

2.2 采用节能设备

加氢裂化装置的组成比较复杂, 主要包括换热设备、压缩机、泵以及电机等, 为降低加氢裂化装置在生产运行中的能源消耗, 必须使用高效的节能设备, 例如新型节能电机、节能泵等;还要对管线布局进行优化, 对泵的负荷进行合理确定, 通过借助压力变化, 适当减少泵的数量;对于温差比较小的换热过程来说, 可以通过采用U型管双壳程换热器多回收热量, 以实现节能的目的。

2.3 充分利用反应热

催化加氢反应是一个强放热的过程, 若能够有效回收这部分热量, 并充分地进行利用, 就可以在很大程度上使加氢裂化装置能源消耗总量得到降低。可以通过对换热流程进行优化, 从而有效回收并利用各部位的热量, 例如低温热源就可以用于产品分馏预加热、氢气加热、进料加热等, 尽最大可能地降低对冷热公用工程的使用, 就可以有效降低能量损失。

2.4 使用高性能催化剂

催化剂在加氢裂化装置的生产运行中具有非常重要的作用, 对加氢裂化反应的条件起着直接影响, 通过使用高性能催化剂能够降低加氢裂化反应的压力与温度。需要注意的是, 不能单一追求高性能的催化剂, 应当注意催化剂性能与工艺条件两者间的匹配。催化剂性能与工艺条件是相互配合、相互影响的关系, 因此, 在催化剂性能发生改变时, 氢油比、压力、温度等工艺条件也要相应地进行改变。

3 结语

综上所述, 加氢裂化装置的结构非常复杂, 在实际生产运行中会造成大量的能源消耗, 因此, 需要根据加氢裂化装置在运行过程中的实际用能情况, 制定具有针对性的节能对策, 以降低其能源消耗, 这对提高石化企业的生产效益, 促进其可持续发展具有非常重要的意义。

参考文献

[1]张英, 赵威, 关明华.不同类型加氢裂化装置的用能分析及节能研究[J].当代石油石化, 2008, 02:19-23+27+49.

[2]张华阳, 张奎山, 高传礼.加氢裂化装置的能耗分析及节能措施[J].广州化工, 2014, 04:151-153.

催化裂化装置节能降耗的有效途径论文 篇6

关键词：汽油收率,因素

催化裂化装置所生产出的汽油是经过原油裂化反应生成, 通过分馏塔组分切割, 再通过稳定塔精馏分离出来的。下面我们通过原理入手结合生产实际情况找出提高汽油收率的方法。

1 催化裂化原理

1.1 催化裂化反应原理

催化裂化的反应机理一般用正碳离子的机理来解释。

正碳离子是烃分子中有一个碳原子的外围缺少一对电子, 因而形成带正电的离子。它只能吸附于催化剂表面上进行反应而不能脱离催化剂自由移动。催化裂化中的各类主要反应一般都经过原料烃分子变成正碳离子的阶段, 所以催化裂化反应实际上就是各种正碳离子的反应。

正碳离子的基本来源是由一个烯烃获得氢离子H+而生成, 例如:

氢离子来源于催化剂表面上的酸性活性中心。

正碳离子反应过程复杂, 其中的一些主要特点如下:

A、大的正碳离子不稳定, 容易在β位置上断裂, 生成一个烯烃和一个小正碳离子, 如:

只有主链中碳原子数在五个以上才容易断裂, 裂化后生成的至少为C3的分子, 所以催化产品中C1、C2含量较少。

B、伯正碳离子不稳定, 在进行其它反应以前先异构化为仲正碳离子, 甚至继续异构化为叔正碳离子。因此, 催化裂化产品中的异构烃很多。

C、较小的正碳离子与烯烃、烷烃、环烷烃之间的氢转移反应, 使小正碳离子变成小分子烷烃, 而烯烃、烷烃、环烷烃等中性分子变成新的正碳离子, 接着再进行各种反应, 从而使原料不断变成产品, 形成“链反应”。

1.2 精馏原理

精馏过程是利用汽液相中各组分相对挥发度的不同进行分离。在塔中, 气相组分从塔底向塔顶上升, 液相组分则从塔顶向塔底下降。每层塔板上汽液两相相互接触时, 气相产生部分冷凝, 液相产生部分汽化。由于液体的部分汽化, 液相中轻组分向气相扩散, 使蒸汽中轻组分增多;而气相的部分冷凝, 使蒸汽中重组分向液相扩散, 液相中重组分增多, 进而使同一层塔板上互相接触的汽液两相趋向平衡。

2 影响汽油收率的因素

2.1 反应的影响

2.1.1 反应温度对汽油收率的影响

从反应原理看催化裂化反应是吸热反应, 反应温度升高有利于裂化反应的进行, 另外由于装置运行时反应温度在自动控制, 提高反应温度的同时增大了催化剂循环量, 增加了催化剂的活性中心, 增加了反应的深度。提高反应温度, 则汽油收率增加。但当反应温度提至很高时, 热裂化反应趋于重要, 汽油组分开始减少, 而干气组分明显增多。

从图中可以看出当其他条件不变时, 反应温度在496℃时反应所产生的汽油最多, 汽油收率最高。

2.1.2 再生温度对汽油收率的影响

由于催化裂化反应所需要的热量是通过再生器内的热催化剂提供的, 所以再生温度的高低也直接影响着催化剂循环量的大小。再生温度高则催化剂循环量将降低, 反应的催化剂活性中心减少, 反应深度降低, 汽油收率降低。

再生温度 (℃)

上图说明其他条件不变, 汽油收率随再生温度升高而降低。但是当再生温度下降到679℃以下后, 再生器烧焦效果开始变差, 再生器稀相出现尾燃。所以再生温度也不能控制太低。

2.1.3 原料预热温度对汽油收率的影响

原料预热温度是调节反应深度的一个重要手段, 它可以通过调节反应深度来影响汽油收率。预热温度高原料气化所需要的热量降低, 催化剂循环量降低, 汽油收率降低。实际生产中由于调节反应深度的手段较多, 从降低能耗多产蒸汽的角度出发, 我们控制原料预热温度在200℃不变。

2.1.4 剂油比对汽油收率的影响

剂油比的增加实质是相对增加了催化剂的活性中心, 相应提高了反应速度, 使原料油和催化剂接触更充分。同时, 由于催化剂循环量的增加, 使待生剂和再生剂的炭差减小, 相应提高了催化剂有效活性中心, 使反应的转化深度提高。但是当剂油比增加到一定程度即反应深度到一定程度后会使汽油组分进一步裂化为液化气干气组分造成汽油收率下降, 而液化气收率上升。另外剂油比的增加使待生剂上的烃类吸附量增加, 汽提时间短而造成焦炭产率增加, 从而增加了不必要的损失。所以剂油比的控制不应当过低但也不能过高。

剂油比

从上图可以明显看出汽油收率随着剂油比的增加先增加后减小, 当剂油比为5.7时, 我们可以得到较大的汽油收率。

2.1.5 反应压力对汽油收率的影响

从反应原理来看, 裂化反应是大分子生成小分子的反应。反应压力降低有利于反应的进行, 汽油收率会有所上升。但反应压力又是由再生滑阀压降、待生滑阀压降、机组运行情况、分馏系统操作条件等诸多因素决定的。所以反应压力的调节应是综合考虑上述因素来确定的。在380t/h进料的情况下, 控制反应压力在250Kpa左右对于汽油收率的提高有很大好处。

2.1.6 催化剂活性对汽油收率的影响

催化剂活性的提高会使汽油收率增加, 但催化剂活性过高会引起汽油选择性变差, 气体和焦炭增多等问题。本装置通过自动加料补充新鲜催化剂 (自动加料时间为720S/周期) , 阶段性卸剂 (维持反再藏量在600t—630t) 来保持催化剂活性在56到58之间。

2.2 分离的影响

2.2.1 调整粗汽油的分割点拓宽粗汽油流程对汽油收率的影响

从上图可以看出随着分馏塔顶温度的升高, 粗汽油的产量也开始上升。这是因为分馏塔顶温度的升高使粗汽油的终馏点上升, 粗汽油流程变宽。但是分馏塔顶温度的控制还由粗汽油干点来决定, 所以我们应结合粗汽油干点控制分馏塔顶温度。另外, 降低柴油与汽油的重合馏分也会增产汽油, 操作上通过提高柴油抽出温度, 增大顶循流量, 来使汽油柴油馏分得到充分的分离。

2.2.2 稳定塔操作对汽油收率的影响

稳定塔的操作属于精馏操作, 来分离液化气和汽油, 实际操作中液化气中存在着少量的汽油组分, 将这部分汽油组分和少量的C4分离到汽油中去将会有助于提高汽油收率。

塔顶压力 (MPa)

从表中可以清晰地看出在稳定塔其他条件基本不变的情况下, 稳定汽油的收率随着塔底温度的降低而升高。但是考察稳定汽油质量的指标, 饱和蒸汽压也因为稳定汽油的轻组分增多而变大。所以在蒸汽压允许范围内我们可以通过降低稳定塔底温度实现稳定汽油收率的升高。

2.3 仪表反吹风对汽油收率的影响

现在装置内反应器采用仪表风作为各密度、料位的测量反吹风。由于反应器的温度在500℃左右, 这样进入反应器的仪表风就会与高温油气发生反应, 这其中就有汽油组分, 因此将仪表风改为干气不仅可以减少油气燃烧损失, 还将提高干气的油气分压抑制油气进一步裂化为干气从而达到多产汽油的目的。